原子物理復習題目

1、第一章原子的基本狀況一、學習要點M (X)A(g )AuN A1原子的質量和大小 ,R 10 -10 m ,No=6.022 ×1023/mol1u12 C的質量10-27kg1.66054122原子核式結構模型(1) 原子的核式結構模型(2) 粒子散射理論：12Ze2庫侖散射理論公式：b 40M v 2ctg2(3) 原子核大小的估計2散射角 ： rm12Ze2(11),4 0Mv 0sin24Z e2 15 14粒子正入射： rm40 Mv02 ,rm 1010m二、基本練習1選擇(1) 原子半徑的數量級是：A10 10cm;B.10 -8 m C. 10-10 mD.10 -1

2、3 m(2) 原子核式結構模型的提出是根據粒子散射實驗中：A. 絕大多數粒子散射角接近180B. 粒子只偏 23C.以小角散射為主也存在大角散射D.以大角散射為主也存在小角散射(3) 用相同能量的 粒子束和質子束分別與金箔正碰，測量金原子核半徑的上限 . 問用質子束所得結果是用 粒子束所得結果的幾倍？A.1/4B.1/2C.1D.24 一強度為 I 的粒子束垂直射向一金箔，并為該金箔所散射。°若=90 對應的瞄準距離為b，則這種能量的粒子與金核可能達到的最短距離為：A. b;B. 2b;C. 4b;D. 0.5b。2簡答題（ 1）簡述盧瑟福原子有核模型的要點 .（ 2）簡述 粒子散射

3、實驗 . 粒子大角散射的結果說明了什么？第二章原子的能級和輻射一、學習要點 ：1.氫原子光譜：線狀譜、 4 個線系（記住名稱、順序）、廣義巴爾末公式 R( 1212 )、光譜項 T nR2 、并合原則： T (m) T ( n)mnn2.玻爾氫原子理論：(1)玻爾三條基本假設的實驗基礎和內容（記熟）(2)圓軌道理論（會推導）：氫原子中假設原子核靜止，電子繞核作勻速率圓周運動42n2420rn0 2 n2a0, a00 20,529 A ;；meZ eZme eEn1)2 me Z2 e4R hcZ 2hcT n ， n .2.3(22n 2n24 0(3)實驗驗證：（ a）氫原子 4 個線系的

4、形成 R2 2mee4, 2(11)23cR Zm2n2(4 0)h非量子化軌道躍遷h1 mv2(E En )2（ b）夫赫實驗： .結果及分析；原子的電離電勢、激發(fā)電勢3.類氫離子（ He , Li,正電子偶素 .原子等）(1) He+ 光譜 :畢克林系的發(fā)現、波數公式、與氫原子巴耳末系的異同等(2)理論處理：計及原子核的運動，電子和原子核繞共同質心作勻速率圓周運動Mme, 正負電荷中心之距 rn402n 2.Mmee2 Z能量 En(1)2Z 2e4RR14 02 2n 2 ，里德伯常數變化Ame1M4.橢圓軌道理論p n , En1)2 meZ 2e44 022,bna ， n1,2,3

5、,; n1,2,3, , n(22n2,a2nn4 0mZen 一定， E n 一定，長半軸一定， 有 n 個短半軸， 有 n 個橢圓軌道 （狀態(tài)），即 E n 為 n 度簡并。二、基本練習1選擇題(1)若氫原子被激發(fā)到主量子數為n 的能級 ,當產生能級躍遷時可能發(fā)生的所有譜線總條數應為：A n-1B .n(n-1)/2C .n(n+1)/2D .n(2)氫原子賴曼系的線系限波數為R,則氫原子的電離電勢為：A 3Rhc/4B. RhcC.3Rhc/4eD. Rhc/e(3)欲使處于激發(fā)態(tài)的氫原子發(fā)出H線，則至少需提供多少能量（ eV）?(4)用能量為 12.7eV 的電子去激發(fā)基態(tài)氫原子時,受

6、激氫原子向低能級躍遷時最多可能出現幾條光譜線（不考慮自旋）；A.3B.10C.1D.4（ 5）已知一對正負電子繞其共同的質心轉動會暫時形成類似于氫原子的結構的 “正電子素 ”那么該 “正電子素 ”由第一激發(fā)態(tài)躍遷時發(fā)射光譜線的波長應為：A 3 R/8B.3 R /4C.8/3 RD.4/3 R(6)根據玻爾理論可知，氦離子He+ 的第一軌道半徑是：A 2 a0B. 4 a0C. a0 /2D.a0 /4(7）在 He+ 離子中基態(tài)電子的結合能是：(8)夫赫實驗的結果表明：A 電子自旋的存在；B 原子能量量子化C 原子具有磁性；D 原子角動量量子化9. 下 圖 表 示 從 基 態(tài) 起 汞 原 子

7、 可 能 的 某 些 能 級 （ 以 eV 為單位），總能量為 9eV 的自由電子與處于基態(tài)的汞原子碰撞，碰撞之后電子所具有的能量（以 eV 為單位）可能值是什么？（允許忽略汞原子動量的變化）。A. 0.2, 1.4, 4.1；B. 2.3, 3.5, 4.1；C. 0.2, 2.3, 4.1；D. 1.4, 0.2, 3.5。能量（eV）0- 1.6 -3.7-5.5-10.4基態(tài)3簡答題（ 1）用簡要的語言敘述玻爾理論，并根據你的敘述導出氫原子基態(tài)能量表達式 .（ 2）解釋下列概念：光譜項、定態(tài)、簡并、電子的軌道磁矩、對應原理 .4計算題1 正電子與電子相遇可形成一類氫結構的電子偶素。已知

8、正電子與電子的質量相等， 電量相等但符號相反。 假設玻爾的氫原子理論對電子偶素適用，試計算其基態(tài)的能量與第一玻爾軌道半徑 （略去體系的整體運動）。E11c 2,1 me22E111me21136. eV68. eV22c2r1me a0mea5.2910 2 nm2me0楮書 P76-77(2) (5) (7)第三章量子力學初步一、學習要點1德布羅意假設：E h,hp2測不準關系： xpx2, tE；23 量子力學對氫原子的處理軌道角動量pl l1,l0,1,2, n1， l 稱為軌道角量子數，l軌道角量子數l =01234 電子 態(tài)spdfg原 子 態(tài)S P DFG 能量 En(1 ) 2m

9、e Z 2e4R hcZ2hcT n ， n .2.3 4022 n2n 2軌道投影角動量plzml ,mll ,l1 , ,0,1, ,l 1,l ，稱軌道磁量子數，表征軌道角動量對外場方向的取向第四章堿金屬原子和電子自旋一、學習要點1.堿金屬原子光譜和能級(1)四個線系 :主線系、第一輔線系（漫） 、第二輔線系（銳）、柏格曼系（基）共振線、線系限波數、波數表達式22RRRZR Zn(2)光譜項T2;nnl, Znn 2n ln2n 2lZ(3) 起 始 主 量 子 數 Li:n=2;Na:n=3;K:n=4 ;Rb:n=5 ;Cs:n=6;Fr:n=7(4)堿金屬原子能級 .選擇定則l1(

10、5)原子實極化和軌道貫穿是造成堿金屬原子能級與氫原子不同的原因2電子自旋(1)實驗基礎與內容：電子除具有質量、電荷外，還具有自旋角動量 pss s 1 , (s1稱自旋角量子數）和自旋磁矩seps , s3 B .2me自旋投影角動量p sz ms , ms1 稱自旋磁量子數2(2)單電子角動量耦合：總角動量 p jl1 , l0j j 1, j2，稱總角1,l 02量子數；總角動量的投影角動量p jz m j , m jj,j 1 , j1, j ，稱總磁量子數(3)描述一個電子的量子態(tài)的四個量子數：強場：n, l ,ml , ms ；弱場：n, l , j, mj原子態(tài)（光譜項）符號n2

11、s 1L jS 態(tài)不分裂， P, D , F , G,態(tài)分裂為兩層3堿金屬原子光譜和能級的精細結構：(1)原因：電子自旋 軌道的相互作用(2)選擇定則：l1 ,j0, 1二. 基本練習 ：1.選擇題：（1）單個 f 電子總角動量量子數的可能值為：A. j =3,2,1,0 ；B .j=3±；C. j=7/2± ,5/2;±D. j= 5/2 ,7/2（2）鋰原子主線系的譜線在不考慮精細結構時,其波數公式的正確表達式應為：A. 2SnP ；B.nP2S ;C 2SnP ;D nP2S（3）堿金屬原子的光譜項為：A.T=R/n 2;B.T=Z 2R/n2;C .T=R

12、/n*2 ;D.T=RZ*2 /n*2（ 4）鋰原子從 3P 態(tài)向基態(tài)躍遷時 ,產生多少條被選擇定則允許的譜線（不考慮精細結構） ?A.一條B.三條C.四條D.六條(5)堿金屬原子能級的雙重結構是由于下列哪一項產生：A. 相對論效應B.原子實的極化C.價電子的軌道貫穿D.價電子的自旋軌道相互作用（6）堿金屬原子光譜精細結構形成的根本物理原因：A. 電子自旋的存在B.觀察儀器分辨率的提高C.選擇定則的提出D.軌道角動量的量子化(7）如果 l 是單電子原子中電子的軌道角動量量子數,則偶極距躍遷選擇定則為：A.l0 ;B.l0 或1;C.l1 ;D.l1(8）堿金屬原子的價電子處于n3, l 1 的

13、狀態(tài) ,其精細結構的狀態(tài)符號應為：A .32S1/2 .32S3/2； B.3P1/2.3P3/2； C .32P1/2.32P3/2;D .32D3/2.32D5/2(9）下列哪種原子狀態(tài)在堿金屬原子中是不存在的：A .12S1/2;B. 22S1/2;C .32P1/2 ;D. 32S1/2.32D5/2（ 10）鈉原子由 nS 躍遷到 3P 態(tài)和由 nD 躍遷到 3P 態(tài)產生的譜線分別屬于：A. 第一輔線系和基線系B.柏格曼系和銳線系C.主線系和第一輔線系D.第二輔線系和漫線系3簡答題（ 1）堿金屬原子能級與軌道角量子數有關的原因是什么？造成堿金屬原子精細能級的原因是什么？為什么S 態(tài)不

14、分裂， P, D , F , G, 態(tài)分裂為兩層？（ 2）造成氫原子精細能級和光譜的原因是什么？（ 4）在強磁場下描述一個電子的一個量子態(tài)一般需哪四個量子數？試寫出各自的名稱、 .取值范圍、力學量表達式？在弱磁場下情況如何？試回答上面的問題 .6.考慮精細結構，形成鋰原子第二輔線系譜線的躍遷過程用原子態(tài)符號表示應為.n 2 2 S1/ 22P3/ 2n 2S1/ 222 P1 / 2第五章多電子原子一、學習要點1.氦原子和堿土金屬原子：（1）氦原子光譜和能級（正氦（三重態(tài)） 、仲氦（單態(tài)）2.重點掌握 LS 耦合3.洪特定則、朗德間隔定則、泡利不相容原理；4.兩個價電子原子的電偶極輻射躍遷選擇

15、定則；5.普用選擇定則（電子組態(tài)的躍遷選擇定則，又稱宇稱躍遷選擇定則，或拉波特定則；L-S 耦合選擇定則等）二、基本練習選擇題(1)關于氦原子光譜下列說法錯誤的是：A. 第一激發(fā)態(tài)不能自發(fā)的躍遷到基態(tài)；B.1s2p 3P2,1,0 能級是正常順序；C.基態(tài)與第一激發(fā)態(tài)能量相差很大；D.三重態(tài)與單態(tài)之間沒有躍遷(2)氦原子由狀態(tài)1s2p 3P2,1,0 向 1s2s 3S1 躍遷 ,可產生的譜線條數為：A.0；B.2；C.3；D.1(3)下列原子狀態(tài)中哪一個是氦原子的基態(tài)？A.1P1；B.3P1 ;C.3S1;D1S0;(4)氦原子的電子組態(tài)為n1pn2s,則可能的原子態(tài)：A. 由于 n 不確定

16、不能給出確定的J 值,不能決定原子態(tài)；B.為 n1pn2s 3D2,1,0 和 n1pn2s 1D 1；C.由于違背泡利原理只存單態(tài)不存在三重態(tài)；D.為 n1pn2s 3P2,1,0 和 n1pn2s 1P1.3并不存在 ,其原因是 :(5)氦原子有單態(tài)和三重態(tài) ,但 1s1s S1A. 因為自旋為 1/2,l 1= l 2=0 故 J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了 1s1s3 1 的存在 ;SC.因為三重態(tài)能量最低的是 1s2s3S1;D.因為 1s1s3S1 和1s2s3S1 是簡并態(tài)(6)泡利不相容原理說 :A. 自旋為整數的粒子不能處于同一量子態(tài)中；B.自旋為整數的粒子能處于同一

17、量子態(tài)中；C.自旋為半整數的粒子能處于同一量子態(tài)中;D.自旋為半整數的粒子不能處于同一量子態(tài)中.(7)若某原子的兩個價電子處于2s2p 組態(tài) ,利用 L S 耦合可得到其原子態(tài)的個數是：A.1；B.3;C.4;D.6.(8)一個 p 電子與一個 s 電子在 L S 耦合下可能有原子態(tài)為：A.3P0,1,2, 3S1 ;B .3P0,1,2 , 1S0;C.1P1 , 3P0,1,2 ;D.3S1 ,1P1(9)鈹（ Be）原子若處于第一激發(fā)態(tài),則其電子組態(tài)：A.2s2s；B.2s3p；C.1s2p;D.2s2p(10)今有電子組態(tài)1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,試判斷下列哪些電子組態(tài)是

18、完全存在的 :A.1s2p ,1s1pB.1s2p,2d3pC,2d3p,2p3sD.1s2p,2p3s(11)判斷下列各譜項中那個譜項不可能存在:A.3F2;B.4P5/2;C.2F7/2;D.3D1/2(12)有狀態(tài)2p3d3P2s3p3P 的躍遷：A.可產生9 條譜線B.可產生7 條譜線C 可產生6 條譜線D.不能發(fā)生3簡答題（1）簡要解釋下列概念：保里不相容原理、洪特定則、朗德間隔定則 .1.褚書 P168169 習題 1.3.第六章在磁場中的原子一、學習要點1原子有效磁矩JgeJ ,J (J 1) L(L1) S(S 1)2m2J (J1)Pg 12外磁場對原子的作用：原子受磁場作用

19、的附加能量: EJBM J g B B附加光譜項能級分裂圖eB eB46.7B m-1T M J gM J gL , L4 mc4 mc（3）史 蓋實驗；原子束在非均勻磁場中的分裂對非均勻磁場:, 原子除受力矩作用外,還受到力的作用,而改變運動路徑.Fx0, Fy0dBFzZzDdzd12dB LsM J g B ,（ m 為原子質量）2m dzv（4）塞曼效應：光譜線在外磁場中的分裂，機制是原子磁矩與外磁場的相互作用,使能級進一步的分裂所造成的. 塞曼效應的意義正常塞曼效應：在磁場中原來的一條譜線分裂成3 條,相鄰兩條譜線的波數相差一個洛倫茲單位LCd6438 埃紅光 1D21P1反常塞曼效

20、應：弱磁場下：Na 黃光： D2 線5890 埃2P3/22S1/2（1 分為 6）；D1 線 5896 埃2P1/22S1/2（ 1 分為 4）格羅春圖、相鄰兩條譜線的波數差、能級躍遷圖選擇定則MJ1();0( ); 1( )垂直磁場、平行磁場觀察的譜線條數及偏振情況二、基本練習選擇題（1）在正常塞曼效應中，沿磁場方向觀察時將看到幾條譜線：A 0；B.1；C.2；D.3（2）正常塞曼效應總是對應三條譜線，是因為：A 每個能級在外磁場中劈裂成三個； B.不同能級的郎德因子 g 大小不同； C每個能級在外場中劈裂后的間隔相同；D.因為只有三種躍遷（3） B 原子態(tài) 2P1/2 對應的有效磁矩（g

21、 23）是A.3B ；B.2B ；C.2D.2B .33B ；23(4) 塞曼效應中觀測到的和成分 ,分別對應的選擇定則為：A； MJ1();0( )B.M J1(); 1() ; M J 0時不出現；C. MJ0()， MJ1() ；D.M L1();MS 0()（5）由朗德因子公式當L=S,J0時 ,可得 g 值：A 2；B.1；C.3/2；D.3/4（6）某原子處于4D1/2 態(tài),若將其放于弱磁場中 ,則能級分裂為：A 2 個；B.9 個；C.不分裂；D.4 個(7)使窄的原子束按照施特恩 蓋拉赫的方法通過極不均勻的磁場，若原子處于5F1 態(tài)，試問原子束分裂成A. 不分裂B.3 條C.5

22、 條D.7 條1楮書 P197 2第七章原子的殼層結構一、學習要點1元素周期律：元素周期表，玻爾解釋.2原子的電子殼層：主殼層：KOPQ次殼層（課本表 72 頁）、次支殼層電子填充殼層的原則：包里不相容原理、能量最小原理3原子基態(tài)的電子組態(tài)（Z=1-20）二、基本練習選擇題（1）當主量子數 n=1,2,3,4,5,6 時，用字母表示殼層依次為：A.K；.；C.；D.；（2）在原子殼層結構中，當 l， , 時，如果用符號表示各次殼層，依次用下列字母表示： ., .,., .,（3）按泡利原理，主量子數n 確定后可有多少個狀態(tài)？.n2;.2(2l+1);.2j+1;.2n2(4)某個中性原子的電子

23、組態(tài)是1s22s22p63s3p,此原子是： .處于激發(fā)態(tài)的堿金屬原子； .處于基態(tài)的堿金屬原子；.處于基態(tài)的堿土金屬原子； .處于激發(fā)態(tài)的堿土金屬原子；(5)氬（）原子基態(tài)的電子組態(tài)及原子態(tài)是：2261226683.1s2s2p3pS0;.1s 2s 2p p3dP0.1s22s22p63p61S0;. 1s22s22p63p43d22D1/22簡答題（ 4）解釋下列概念：能量最小原理、莫色萊定律 . 第八章 X 射線一、學習要點 x 射線的產生與性質 x 射線的連續(xù)譜n, l , jx 射線的標識譜、莫色勒定律； x 射線的吸收、吸收限；二、基本練習選擇題：（）倫琴連續(xù)光譜有一個短波限mi

24、n ，它與： .對陰極材料有關； .對陰極材料和入射電子能量有關； .對陰極材料無關，與入射電子能量有關； .對陰極材料和入射電子能量無關 .（）原子發(fā)射倫琴射線標識譜的條件是： .原子外層電子被激發(fā)；.原子外層電子被電離； .原子內層電子被移走；.原子中電子自旋 軌道作用很強.（）各種元素的倫琴線狀譜有如下特點： .與對陰極材料無關，有相仿結構，形成譜線系； .與對陰極材料無關，無相仿結構，形成譜線系； .與對陰極材料有關，無相仿結構，形成譜線系； .與對陰極材料有關，有相仿結構，形成譜線系 .（4）.我們說可以用描寫堿金屬原子中價電子的量子數來描寫倫琴線光譜對應的狀態(tài)，確切地說應該是描寫：

25、A. 內殼層具有空位的狀態(tài)；B. 內殼層某個電子的狀態(tài)；C. 最外殼層價電子的狀態(tài)；D.K 殼層電子的狀態(tài)。 .簡答與計算（ 1）簡述 X 射線連續(xù)譜的特點、產生機制. 什么是軔致輻射？（ 2）簡述 X 射線標識譜的特點、產生機制 . 寫出 K 線系的莫色萊定律 .3）.在 X 射線吸收多重光譜中 K 系帶是 _幾重的， L 系帶是 _幾重的，而 M 系帶則是幾重的。4.）當 X 射線管所加的高壓為 1 萬伏時，測得 X 射線連續(xù)譜的最短波長為 0.124nm，若已知其它物理常數，試求普朗克常數 h。、X 射線短波限min 與外加電壓的關系為：e Vhc(E r ) maxminheV1602

26、.10191104124.1010min c2.9981086.6310 34 (J s)第十章原子核一、學習要點原子核的基本性質（）質量數和電荷數；（）核由個核子組成，其中個質子（p）和 N=個中子（ n）；（）原子核的大小:r0A1/3, r 0(1.11.3) 10-15m，(4)原子核的結合能、平均結合能、平均結合能曲線E=Zm p+(A-Z)mn-MNc2=ZMH +(A-Z)mn-MA c2，1uc2=931.5MeV， EEA2.核的放射性衰變：（1）、 、射線的性質（2）指數衰變規(guī)律：NN 0 et， mm0et， Tln 2 ，1放射性強度： AA0 et, A0N0（ 3） 衰變（位移定律、衰變能、條件、機制、推知核能級）（ 4） 衰變： 能譜與中微子理論，； -衰變、 + 衰變、軌道電子俘獲（ EC）（K 俘獲）（位移定則，衰變能，實質，條件，核能級等）（5） 衰變： 躍遷、內轉換；3核反應（1）歷史上幾個著名核反應（2）守恒定律（ 3）核反應能及核反應閾能及其計算二、基本練習選擇題：(1)原子核可近似看成一個球形，其半徑R 可用下述公式來描述：A. Rr0A1/3B. Rr